从9月份开始,斯大林格勒会战打得越来越激烈,德军遇到了苏军空前强悍的抵抗。德军高级将领中反战的声音越来越高。为了确保野心勃勃的征服计划顺利进行,希特勒撤了参谋总长哈尔德和陆军元帅李斯特的职,并由他本人亲自兼任A集团军群总司令。
9月28日,斯大林格勒方面军改番号为顿河方面军,东南方面军改番号为斯大林格勒方面军。此时的斯大林格勒方面军下辖第二十八、第五十一、第五十七、第六十二、第六十四集团军和空军第八集团军。后来,突击第五集团军和近卫第二集团军也转隶斯大林格勒方面军。
10月中旬,恼羞成怒的希特勒开始向斯大林格勒发动更为猛烈的进攻。月底,苏德双方军队均已筋疲力尽,战斗渐渐停了下来。保卢斯的第六集团军已经没有力量继续发动大规模攻势了。
然而,苏军毅然顽强地守卫着斯大林格勒的每一寸土地,德军每前进一步都要付出巨大的代价。11月上旬,德军似乎已经占领了这座城市,却始终攻不下苏军的每一个防御阵地。在苏德双方激烈的市区巷战期间,苏联最高统帅部就已经制订出了斯大林格勒会战的反攻计划。根据计划,苏军参加反攻的兵力有斯大林格勒方面军、顿河方面军和新组建的西南方面军,共110万人,配有新式的T-34坦克和威力强大的“喀秋莎”火箭炮。德军B集团军群集结了80个师,近100万人,但是掩护其南翼的是罗马尼亚第四集团军,掩护其北翼的是罗马尼亚第三集团军、意大利第八集团军和匈牙利第二集团军。这些轴心国军队的装备较差,战斗力很弱。
苏联时期的“喀秋莎”火箭炮
11月19日凌晨,苏军西南方面军开始在斯大林格勒的西北方向展开反攻。苏军以坦克部队为先导,迅猛地冲向罗马尼亚第三集团军的阵地。3天之内,苏军的34个师渡过顿河。之后,兵分两路,一路向西疾驰,直捣敌军的后方;另一路直奔德军的集聚点卡拉奇,并于11月23日晨占领该市。
11月20日拂晓,斯大林格勒正南方向的苏军斯大林格勒方面军也发起了反攻,突破罗马尼亚第四集团军的防线后继续北上,于11月23日傍晚在卡拉奇与苏军西南方面军会师,把斯大林格勒地区的德军22个师约30万人合围。当天晚上,德军第六集团军司令保卢斯向希特勒发了一份电报,内容是部队已经被苏军包围了。希特勒立即回电,指示保卢斯把司令部迁入斯大林格勒城内,布置困守,由空运解决部队的给养问题。
然而,被苏军切断退路的有20个德军师和2个罗马尼亚师,每天至少要消耗750吨物资。此时,苏联空军已经牢牢掌握了制空权,加上风雨交加的天气,运输机缺乏的空军是无论如何也完不成任务的。
11月22日,苏军最高统帅部重新组建西南方面军,下辖第二十一、第六十三集团军、坦克第五集团军以及空军第十七集团军。随后编入的有突击第五集团军和第六、第十二、第四十六、第五十七、第六十二集团军,坦克第三集团军,空军第二集团军。
11月23日,苏联斯大林格勒方面军、西南方面军在伏尔加河和顿河的两河之间包围了33万德军。
11月25日,希特勒将曼施坦因从列宁格勒前线调来,并委任他担任新组建的顿河集团军群总司令,为第六集团军解围。曼施坦因以第四装甲集团军为前锋,向东北进攻,夹击处于两支德军之间的苏联军队。希特勒不同意被围困的第六集团军从伏尔加河撤退,要求其留在斯大林格勒,这也就是说曼施坦因必须杀开一条血路,打到斯大林格勒。
12月12日,德军顿河集团军群开始沿铁路线北上,不顾重大伤亡,向斯大林格勒方向发起冲击。然而,另一支苏军于12月16日从马蒙附近发起了新的攻势,粉碎了意大利第八集团军之后,南下直插德军顿河集团军群的后方。总司令曼施坦因发现自身难保,于12月23日停止北上,开始后撤。如此一来,希特勒的解围计划彻底破灭,被围困的第六集团军回天乏术。
此时,苏联严冬的寒风袭击了南部草原,积雪成堆,气温降到零摄氏度以下,德军第六集团军的处境越来越艰难。他们的坦克因缺少燃料不能开动,大炮缺少炮弹,马匹被杀光吃光,渴了只能喝雪水。
进入1943年,苏德战场出现了根本性转折,形势越来越有利于苏军。苏军最高统帅部计划在苏德战场的整个南翼发起大反攻,在顿巴斯和罗斯托夫方向继续扩大战果。苏军的矛头直指德军“顿河”“B”“A”三个集团军群。同时,苏军最高统帅部还计划在西北和西部发动大规模反攻。苏军在最高统帅部的统一指挥下,在列宁格勒至高加索的广大战线上开始了大规模的反攻。早在1942年12月,德军陆军总参谋长蔡茨勒就向希特勒建议,德军应该撤离高加索。为了保证罗斯托夫以北顿河右岸的安全,希特勒不允许A集团军群从高加索完全撤军,只同意逐渐撤到马内奇河和库班河沿岸。由于苏军有可能从后面包围A集团军群,希特勒下令撤出高加索东南部的部队,加强黑海沿岸和山区的防线,并计划先将第一装甲集团军从纳尔奇克、莫兹多克撤离。顿河集团军群负责在罗斯托夫以东拦截苏军。